sustituciones nucleofílicas aromáticas
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3 PRÁCTICA SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA SINTESIS DE 2,4-DINITROFENIL DINITROFENIL ANILINA HIDRAZINA Y 2,4- I. OBJETIVOS a) Obtener la 2,4-dinitro fenil hidrazina y la 2,4-dinitrofenil anilina, mediante reacciones sustitución nucleofílica aromática. Analizar las características de los compuestos aromáticos susceptibles de reaccionar a través de reacciones de sustitución nucleofílica aromática Buscar la aplicación de estos compuestos b) c) REACCIONES Cl NH NH2 NO2 NO2 NH2 NH2 + NO2 HCl NO2 NH2 Cl NO2 NH + O2N HCl NO2 NO2 2,4- 2,4- 2,4- Masa molar (g/mol) Densidad (g/mL) Volúmen (mL) Peso (g) dinitroclorobenceno 202.5 Hidrato de hidracina 50 Anilina 1.029 1.022 0.7 0.7 93 dinitrofenilhi- dinitrofenildracina anilina 198 259 Moles II. MATERIAL Agitador de vidrio Vaso de pp. de150 mL Probeta de 25 mL Buchner c/alargadera Kitasato de 250 mL c/manguera Matraz Erlenmeyer de 50 mL Cámara para cromatografía Termómetro de -10 a 400 ºC 1 1 1 1 1 1 1 1 Espátula Vidrio de reloj Baño de agua eléctrico Recipiente de peltre Pinzas de 3 dedos con nuez Pipeta graduada de 5 mL Porta objetos Par de guantes de hule 1 1 1 1 1 1 2 1 III. REACTIVOS 2,4-dinitro clorobenceno Hidrato de hidrazina 0.5 g 0.7 mL Etanol Anilina 30 mL 0.5 mL IV. INFORMACIÓN Los nucleófilos pueden desplazar los iones haluro de los haluros de arilo, sobre todo si hay grupos orto o para respecto al haluro que sean fuertemente sustractores de electrones. Como un grupo saliente del anillo aromático es sustituido por un nucleófilo, a este tipo de reacciones se les denomina sustituciones nucleofílicas aromáticas (SNAr). V. PROCEDIMIENTO SÍNTESIS DE 2,4-DINITROFENIL HIDRAZINA En un matraz erlenmeyer de 50 mL disuelva 0.5 g de 2,4dinitroclorobenceno en 5 mL de etanol de 96 % tibio. Con agitación constante agregue gota a gota 0.7 mL de hidrato de hidrazina. Al terminar la adición, caliente la mezcla (sin que hierva) por 10 min. Enfríe y filtre al vacío, el precipitado se lava en el mismo embudo con 3 mL de agua caliente y luego con 3 mL de alcohol tibio. Seque al vacío pese y calcule el rendimiento. Determine punto de fusión y cromatoplaca. SÍNTESIS DE 2,4-DINITROFENIL ANILINA Coloque en un matraz erlenmyer de 50 ml, 10 ml de etanol, 0.5 g de 2,4-dinitroclorobenceno y 0.5 mL de anilina sin dejar de agitar. Caliente la mezcla de reacción en baño maría durante 15 minutos sin llegar a la ebullición y agitando constantemente. Enfríe y filtre el sólido formado con ayuda de vacío. Recristalice de etanol, filtre y seque el producto, pese y calcule el rendimiento. Determine punto de fusión y cromatoplaca para determinar la pureza del producto. VI. ANTECEDENTES 1. Sustitución nucleofílica aromática, condiciones necesarias para que se efectúe. 2. Comparación de estas condiciones con las que se requieren para efectuar una sustitución electrofílica aromática. 3. Utilidad de la sustitución nucleofílica aromática. 4. Diferencias con la sustitución nucleofílica alifática. 5. Toxicidad de reactivos y productos. VII. CUESTIONARIO 1. ¿Qué sustituyentes facilitan la sustitución nucleofílica aromática (SNA)? Explique su respuesta. 2. ¿Cómo se pueden preparar los halogenuros de arilo? Escriba las reacciones. 3. ¿Por qué la anilina es menos reactiva que la hidrazina en la SNA? ¿A qué lo atribuye? 4. Escriba las formas resonantes del 2,4-dinitro clorobenceno y proponga el mecanismo de la sustitución nucleofílica aromática que se lleva a cabo en la práctica. 5. Escriba la fórmula de tres compuestos que puedan ser susceptibles de sufrir una sustitución nucleofílica aromática fundamente su elección. 6. ¿Por qué el 2,4 dinitro clorobenceno es irritante a la piel, las mucosas y a los ojos.? ESPECTROS DE I.R. VIII. BIBLIOGRAFÍA 1) Vogel, A.I., Elementary Practical Organic Chemistry, Part 1, Small Scale Preparations, 2a. Ed., 3a. reimp. Longman. Londres, Inglaterra, 1970, p.308. 2) Morrison, R.T.y Boyd, R.N., Química Orgánica, Fondo Educativo Interamericano, S.A., México, 1992. 3) Gould, E.S. Mecanismos y estructura en Química Orgánica, Holt, Rinehart and Winston, U.S.A. 1959, p.452. 4) Bruise, Paula Yurkanis, Organic Chemistry, Prentice-Hall, EU, 1995, pp. 614-618, 929. 5) Carey, Francis A., y Sundberg, Richard J., Advanced Organic Chemistry, Plenum Press, EU, 1990, pp. 579-587. 6) Helmkamp, G.K. u Johnson, Jr. H.W., Selected Experiments in Organic Chemistry, Freeman y Co., Londres, Inglaterra, 1964, p. 108. 7) Wade, Jr. L. Química Orgánica, Prentice-Hall, Hispanoamericana, México, 1993. pp. 202-203. 795. Obtención de 2,4-dinitrofenilhidracina 2,4-dinitroclorobenceno Etanol 1) 2) 3) 4) Sólido 2,4-dinitrofenilhidracina Agitar Hidrato de hidracina Calentar Enfriar y filtrar Líquido 2,4-dinitroclorobenceno Etanol, hidracina D1 D1: ¡residuo tóxico! Puede contener 2,4-dinitroclorobenceno, se adsorbe por vía oral, cutánea o respiratoria. El hidrato de hidracina es corrosivo y puede causar cáncer en animales. Evite usar exceso de este reactivo cuando haga la mezcla de reacción. Guarde el desecho para enviar a incineración. Si la hidracina (o sus derivados) no está mezclada con otros residuos, puede tratarse con hipoclorito de sodio. Obtención de 2,4-dinitrofenilanilina 2,4-dinitroclorobenceno Etanol 1) 2) 3) 4) Sólido 2,4-dinitrofenilanilina Agitar Anilina Calentar Enfriar y filtrar Líquido 2,4-dinitroclorobenceno Etanol, anilina D1 D1:el residuo puede contener compuestos tóxicos e irritantes. Manéjese en la campana. La solución puede absorberse sobre carbón activado hasta la eliminación del color. La solución incolora contiene etanol, si la cantidad es grande, puede recuperarse por destilación. Si es muy poca, puede desecharse por el drenaje. El residuo del carbón activado se confina para incineración.
